【摘 要】
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降低城市污水厂磷的排放浓度是防止水体富营养化的关键措施与方法.后置内源反硝化技术（即饥饿胁迫条件下）可提高厌氧区的释磷量、除磷效率及减少产泥量,但预缺氧区二次释磷概率显著增加,使工艺调控的盲目性随之增加。厌氧条件对PAOs释磷量及系统除磷效果的影响,而对预缺氧区或二沉池饥饿胁迫下PAOs的二次释磷产生机理及对系统除磷的影响缺少深入的研究。本研究利用SBR反应器（厌氧/好氧/缺氧/再好氧/预缺氧运行
【基金项目】
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中国博士后科学基金面上项目（2018M632961）“饥饿胁迫条件下生物除磷与微生物种群演替量化关系研究”；
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降低城市污水厂磷的排放浓度是防止水体富营养化的关键措施与方法.后置内源反硝化技术（即饥饿胁迫条件下）可提高厌氧区的释磷量、除磷效率及减少产泥量,但预缺氧区二次释磷概率显著增加,使工艺调控的盲目性随之增加。厌氧条件对PAOs释磷量及系统除磷效果的影响,而对预缺氧区或二沉池饥饿胁迫下PAOs的二次释磷产生机理及对系统除磷的影响缺少深入的研究。本研究利用SBR反应器（厌氧/好氧/缺氧/再好氧/预缺氧运行模式称为双重后置反硝化工艺）探讨预缺氧工序中预缺氧时间与系统除磷效果的关系。取系统中不同运行阶段的活性污泥进行宏基因组测序,综合分析污泥中的微生物菌落结构变化以探究污水微生物群落结构与系统除磷效果的对应关系。本研究得出结果如下:后置反硝化工艺中预缺氧时间在0-3h范围内变化时,对系统COD、氨氮、和TN的去除影响很小。当进水COD浓度在350-258mg/L的范围变化时出水浓度始终能够稳定在20-45mg/L之间,COD去除率达到90%以上;进水的NH4+-N浓度在30mg/L左右而平均出水的NH4+-N浓度都在0.01～0.5 mg/L之间,去除率接近100%;进水TN浓度稳定在30-35mg/L之间,出水TN稳定在10-13mg/L去除率稳定在60-65%相差不大。后置反硝化工艺中预缺氧时间在0-3h范围内变化时,对TP的去除有显著的影响。当进水TP含量全程保持在4.56-4.92 mg/L,随着预缺氧时间由0增加至3h出水TP浓度由0.85mg/L显著增加至3.5mg/L除磷效率由预缺氧时间为0时的82.4%显著降低至3h时的22.3%。在预缺氧时间不高于120min时,后置反硝化系统的除磷效率都在60%以上,系统除磷效果较稳定。在预缺氧时间高于120min时,系统的除磷效率断崖式降低到37.2%和22.3%除磷功能遭到破坏。后置反硝化工艺中预缺氧时间在2-3h范围内变化时在系统的预缺氧段出现了无效释磷现象,并对预缺氧时间与无效释磷量的影响进行了探究,预缺氧时间为2h-3h时无效释磷量分别为0.15mg/L、1.51mg/L和1.82mg/L无效释磷量随预缺氧时间的升高逐渐升高而除磷效率却逐渐由63.04%下降至22.3%预缺氧时间与无效释磷量除磷效率皆呈明显的线性关系。分别在门、纲和属三个分类水平上对后置反硝化SBR系统的初始污泥、驯化后及不同工况下的活性生物样本中的微生物多样性及相对丰度进行绘图分析微生物的种类和数量随着预缺氧时间的改变逐渐发生变化。得到了关键功能菌群随着预缺氧时间变化的演替规律:对于脱氮过程相关的关键功能菌属An AOB总含量与预缺氧时间呈正相关。在各个阶段系统中主要的DNB菌属均有检出,DNB菌群总含量一直维持在1%左右不是系统的主要功能菌群,所以可以推测本系统脱氮除磷效果一般,这和污染物去除结果一致。对于除磷相关功能菌属典型的DPAOs菌属:Saccharibacteria genera incertea sedis和Pseudomonas等与典型的PAOs:Acinetobacter和Clostridium sensu stricto等均随着预缺氧时间的变化,发生了显著变化。经过驯化后系统除磷效果得到提升。当驯化期结束后系统运行稳定后随着SBR反应器预缺氧时间的增加,DPAOs和PAOs的总含量大幅度降低。统除磷效果大幅下降,系统除磷功能遭到破坏。这与各工况下的TP去除效果结果一致。当预缺氧时间由3h调节到0后,系统中各除磷功能菌含量发明显变化统中除磷功能菌含量大幅升高,系统除磷功能恢复。除磷系统的常见GAOs随着预缺氧时间的升高逐渐升高,与系统中PAOs和DPAOs的变化相反,PAOs在与GAOs竞争中逐渐处于劣势。可以通过控制预缺氧时间来对后置反硝化工艺进行调控使其达到最佳的污染物处理效果。
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